《材料》(ISSN 1996-1944)于 2008 年创刊。该期刊涵盖 25 个综合主题:生物材料、能源材料、先进复合材料、先进材料特性、多孔材料、制造工艺和系统、先进纳米材料和纳米技术、智能材料、薄膜和界面、催化材料、碳材料、材料化学、材料物理、光学和光子学、腐蚀、建筑和建筑材料、材料模拟和设计、电子材料、先进和功能性陶瓷和玻璃、金属和合金、软物质、聚合物材料、量子材料、材料力学、绿色材料、通用材料。《材料》为投稿高质量文章和利用其庞大的读者群提供了独特的机会。
摘要:刺激反应性材料,称为“智能”或“智能”材料,在分离场(包括气体分离)中引起了极大的关注。在各种可用的刺激中,将光作为无损,成本效益,无化学刺激的使用,具有相对快速的响应是非常有希望的。在此,我们总结并突出了用于合成光反应有机聚合物膜,无机金属 - 有机框架薄膜和无机 - 有机混合矩阵膜的方法。我们讨论了这些材料在气体分离中的应用,并提供了最近进行的研究中选定的最新示例。此外,光自动气体分离膜测试细胞在评估和比较光自动膜在气体分离过程中的性能中起着至关重要的作用。因此,我们回顾了光响应气体分离膜测试细胞的发展以及归因的缺点和局限性。提出并讨论了旨在突出测试准确性的第三代测试系统。关键字:光反应分子,气体分离膜,光反应金属 - 有机框架,光电机制,气体分离设备设置
摘要:柔性金属有机骨架 (MOF) 在外界刺激下会发生可逆的结构转变。某些 MOF 的一个有趣特性是它们能够响应特定客体而弯曲,从而实现选择性分离。在这里,我们介绍了 MUF-15-OMe ([Co 6 (μ 3 -OH) 2 (ipa-OMe) 5 (H 2 O) 4 ]),它是 MUF-15 的一种变体,由通过 5-甲氧基间苯二甲酸酯 (ipa-OMe) 配体连接的六核钴 (II) 簇组成。MUF-15 本身具有间苯二甲酸酯连接基,在吸收常见气体时不灵活。另一方面,MUF-15-OMe 在压力低于 1 bar 时会弯曲 CO 2 和 C2 烃类等气体,这由其气体吸附等温线中的不同步骤揭示。计算分析表明,潜在机制涉及骨架连接体中羧基之一的部分分离。通过在多元骨架中用间苯二甲酸酯配体替换部分 ipa-OMe,可以调节诱导骨架动力学所需的气压。MUF-15-OMe 的弯曲为吸附特定的额外气体分子打开了空间。这增强了 CO 2 和 N 2 的分离,并使得通过量子筛分能够区分 H 2 和 D 2。通过清楚地说明灵活性如何区分气体混合物,这项研究为使用动态 MOF 进行具有挑战性的分离奠定了基础。
制造商报告的; B纯化步骤简单地除去了金属杂质并改变了表面功能。对长度没有显着影响; C根据AFM图像分析,平均长度为0.4μm。
co 2分离在应对温室效应引起的气候变化方面起着至关重要的作用,并证明天然气和沼气的能源质量。高度必需的CO 2分离技术。膜分离技术在CO 2分离过程中特别有吸引力。但是,交易关系限制了气体分离过程中聚合膜的气体分离效率。因此,有必要准备高性能膜,例如混合基质膜(MMMS)进行CO 2分离。本综述主要集中于制备方法,材料特性和CO 2分离效率,其中包含各种纤维,例如修改的ZIF,MOF和GO,以及新兴的MOF基于MOF的复合材料,2D MOF和2D MXEN。修改后的填充剂与聚合物基质表现出更高的兼容性,从而提高了机械稳定性和MMM的CO 2分离效率。2D材料可以显着提高MMM的CO 2分离效率,这是由于其分层结构和气体传输方式的有效调节。最后,提供了气体分离过程中的未来方向和结论。
11 最近,基于金属有机骨架 (MOF) 的聚合物基底在许多工程 12 和技术领域展现出良好的性能。然而,MOF/聚合物复合材料的一个常见缺点是 MOF 晶体封装和 13 表面积减小。这项工作报告了一种简便温和的生产自支撑 MOF 为主的中空 14 纤维垫的策略。通过 15 我们的合成方法成功制造了多种中空 MOF,包括 MIL-53(Al)-NH 2 、Al-PMOF 和 ZIF-8 16 。该合成策略结合了金属氧化物的原子层沉积 (ALD) 到聚合物纤维,16 随后选择性去除聚合物成分,然后将剩余的中空金属氧化物转化为 17 独立的 MOF 为主的中空纤维结构。中空 MOF 表现出增大的表面积、极好的孔隙率、优异的孔隙可达性,并在 CO 2 吸附(3.30 mmol g -1 )、CO 2 /N 2 分离选择性(15/85 和 50/50 CO 2 /N 2 混合物分别为 24.9 和 21.2)和催化去除 HCHO(60 分钟内完成 150 ppm 的氧化)方面表现出显着改善的性能。
摘要:金属 - 有机框架(MOF)UIO-66(OSLO-66大学)的超矩形4至6 nm纳米颗粒成功地制备并嵌入到聚合物Pebax 1657中,以制造薄膜纳米纳米含量(TFN)的薄膜(TFN)MEMBRANES,用于CO 2 /N 2 /CO 2 /CO 2 /CH 4分隔。此外,已经证明了使用氨基(-NH 2)和硝基( - 2号)组的配体功能化显着增强了膜的气体分离性能。对于CO 2 /N 2分离,7.5 wt%UIO-66-NH 2纳米颗粒的CO 2渗透率比原始膜(从181到277 GPU)提高了53%。关于CO 2 /N 2的选择性,用5 wt%UIO-66-NO 2纳米颗粒制备的膜在没有MOF的情况下以17%的增量增量(从43.5到51.0)。但是,该膜的CO 2渗透率降至155 GPU。在5 wt%UIO-66-NO 2膜中添加10 wt%ZIF-94颗粒,平均粒径约为45 nm,允许将CO 2固定膜增加到192 GPU,同时保持CA的CO 2 /N 2选择性。51由于MOF与ZIF-94的亲水性性质提供的聚合物基质之间的协同相互作用引起的。在CO 2 /CH 4分离的情况下,7.5 wt%UIO-66-NH 2膜表现出最佳性能,CO 2 Pereance从201增加到245 GPU。关键字:金属 - 有机框架(MOF),Ultrasmall MOF,UIO-66,薄膜纳米复合材料(TFN)膜,气体分离
摘要:金属 - 有机框架(MOF)UIO-66(OSLO-66大学)的超矩形4至6 nm纳米颗粒成功地制备并嵌入到聚合物Pebax 1657中,以制造薄膜纳米纳米含量(TFN)的薄膜(TFN)MEMBRANES,用于CO 2 /N 2 /CO 2 /CO 2 /CH 4分隔。此外,已经证明了使用氨基(-NH 2)和硝基( - 2号)组的配体功能化显着增强了膜的气体分离性能。对于CO 2 /N 2分离,7.5 wt%UIO-66-NH 2纳米颗粒的CO 2渗透率比原始膜(从181到277 GPU)提高了53%。关于CO 2 /N 2的选择性,用5 wt%UIO-66-NO 2纳米颗粒制备的膜在没有MOF的情况下以17%的增量增量(从43.5到51.0)。但是,该膜的CO 2渗透率降至155 GPU。在5 wt%UIO-66-NO 2膜中添加10 wt%ZIF-94颗粒,平均粒径约为45 nm,允许将CO 2固定膜增加到192 GPU,同时保持CA的CO 2 /N 2选择性。51由于MOF与ZIF-94的亲水性性质提供的聚合物基质之间的协同相互作用引起的。在CO 2 /CH 4分离的情况下,7.5 wt%UIO-66-NH 2膜表现出最佳性能,CO 2 Pereance从201增加到245 GPU。关键字:金属 - 有机框架(MOF),Ultrasmall MOF,UIO-66,薄膜纳米复合材料(TFN)膜,气体分离
[1] Sazali, N.、Salleh, W.、Nordin, N. 和 Ismail, A. (2015)。基于基质的碳管膜:碳化环境的影响。《工业与工程化学杂志》,第 32 卷,第 167-171 页。[2] Sazali, N.、Salleh, W.、Ismail, A.、Nordin, N.、Ismail, N.、Mohamed, M. 和 Jaafar, J. (2018)。在碳膜开发中加入热不稳定添加剂,实现卓越的气体渗透性能。《天然气科学与工程杂志》,第 49 卷,第 376-384 页。[3] Sazali, N.、Salleh, W. 和 Ismail, A. (2017)。由纳米晶体纤维素与 P84 共聚酰亚胺混合制成的碳管膜可用于 H2 和 He 分离。国际氢能杂志,42(15),9952-9957。[4] Ismail, N., Salleh, W., Sazali, N., Ismail, A., Yusof, N., & Aziz, F. (2018)。喷涂法制备圆盘支撑碳膜:碳化温度和气氛的影响。分离与净化技术,195,295-304。[5] Ismail, N., Salleh, W., Sazali, N., & Ismail, A. (2018)。一步涂覆-碳化循环制备圆盘支撑碳膜的开发和表征。工业与工程化学杂志,57,313-321。[6] Sazali, N., Salleh, WN, Nordin, NA, Harun, Z., & Ismail, AF (2015)。基于基质的碳管状膜:聚合物组成的影响。《应用聚合物科学杂志》,132(33)。[7] Sazali, N.、Salleh, W.、Ismail, A.、Kadirgama, K. 和 Othman, F. (2018)。P84 共聚酰亚胺基管状碳膜:加热速率对氦分离的影响。《固态现象》,280,308-311。[8] Sazali, N.、Salleh, WN、Ismail, AF、Wong, KC 和 Iwamoto, Y. (2018)。利用热解方案对 BTDA-TDI/MDI (P84) 聚酰亚胺/纳米晶体纤维素碳膜进行气体分离。 Journal of Applied Polymer Science, 136(1), 46901。[9] Ismail, NH, Salleh, WN, Sazali, Ismail, AF (2017)。中间层对盘式支撑碳膜气体分离性能的影响。分离科学与技术,52(13), 2137-2149。[10] Sazali, N., Salleh, W., Ismail, A., Ismail, N., Yusof, N., Aziz, F., Kadirgama, K. (2019)。中间层对盘式支撑碳膜气体分离性能的影响
安全虽然气体分离设施中有许多区域需要担心安全问题,但主要危险还是在冷箱中。一个有力的例子可以说明可能发生的危险,2019 年 7 月 19 日,中国河南省一家工厂发生爆炸(图 4),造成 15 人死亡,多人受伤,工厂损失惨重。关于爆炸原因的一致意见指出,液氧通过泄漏渗入周围的珍珠岩绝缘层和二次遏制系统。外壳的设计无法承受持续的局部直接低温,它在压力下破裂,释放出液氧,形成富氧环境,导致两次爆炸和火灾。